본 논문에서는 Needle-punched C/SiC 복합재료 해석을 위한 효율적인 멀티스케일 해석기법을 소개한다. 기존 Needle-punching으 로 인해 복잡한 미소구조를 갖는 NP 복합재료는 기존의 제안된 복합재료 멀티스케일 기법으로 물성을 계산하는 것은 한계가 있어 왔다. 이를 극복하기 위해 micro-CT 이미지 촬영을 통해 NP 복합재료의 미소구조를 면밀히 파악할 수 있었고, 이미지 프로세싱을 바탕으로 실제구조와 직접적으로 대응할 수 있는 3D high fidelity 모델을 구축하였다. 또한 유한요소해석에 맞춰 요소크기를 조절할 수 있는 sub-region processing 소개를 바탕으로 효율적인 유한요소해석을 수행하였다. NP 복합재료의 미소구조 거동뿐만 아니라, macro-scale 구조해석의 적용을 위해 subcell 모델링을 제안하였다. Needle-punching에 의한 Z축 NP 섬유의 규칙적인 간격을 이용하여 모델링을 수행할 수 있었다. 제안한 두 종류의 모델은 균질화 기법을 이용하여 등가거동 및 등가물성을 파악하였으며, 추가적인 실험 결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다.

이 논문에서는 공용중인 구조물의 상시 계측 자료를 사용한 온라인 유한요소 모델 업데이트 방법을 제안한다. 일반적인 최적화 방법에 기반한 기존의 방법은 최적해를 찾기까지 반복적으로 고유치 해석을 수행해야 하므로 상시 업데이트에 사용하기에는 효과적이지 못하다. 제안하는 방법은 별도의 오프라인 작업이나 사용자의 개입이 없이 자동화된 과정으로 계측과 동시에 온라인 유한요소모델 업데이트를 수행할 수 있는 새로운 방법이다. 자동화된 Cov-SSI 알고리즘을 통해 구조물의 진동 계측 신호로부터 고유진동수 및 모드 형상을 식별하고, 이를 다시 역 고유치 신경망에 입력하여 최종적으로 업데이트된 유한요소 모델의 파라미터를 추정한다. 풍하중을 받는 20층 전단 빌딩 구조 모형에 대한 수치예제를 통해 제시한 방법이 자동으로 연속적인 유한요소모델 업데이트를 할 수 있었음을 확인하였다. 또한, 계측 도중 구조물의 특성이 변화하는 시나리오에 대한 예제에서 구조물의 변화가 일어나는 시점과 변화 후 변동된 구조 모델 파라미터 값을 성공적으로 추정할 수 있음을 확인하였다.

A new lighting support structure composing of two-way wires and pulley, a pulley-type wireway system, was developed to improve the seismic performance of a ceiling type lighting equipment. This study verifies the seismic performance of the pulley-type wireway system using a numerical approach. A theoretical model fitted to the physical features of the newly-developed system was proposed, and it was utilized to compute a frictional coefficient between the wire and pulley sections under tension forces. The frictional coefficient was implemented to a finite element model representing the pulley-type wireway system. Using the numerical model, the seismic responses of the pulley-type wireway system were compared to those of the existing lighting support structure, a one-way wire system. The addition of the pulley component resulted in the increasement of energy absorption capacity as well as friction effect and showed in significant reduction in maximum displacement and oscillation after the peak responses. Thus, the newly-developed wireway system can minimize earthquake-induced vibration and damage on electric equipment.

Generally the non-bearing walls in apartment buildings in Korea are not considered as a lateral force resisting members for the design consideration. This engineering practice caused large crack damages and brittle fractures of the non-bearing walls when subjected to Pohang earthquakes in 2017 since those have not been designed for seismic loading. In this study, finite element analysis was conducted for slot type non-bearing wall connection system to reduce damages and concentrate damages to the designated damping device through separation from the structural wall members. Steel plate and dowel bar systems designed for the dissipation of seismic energies were modeled and analyzed to investigate the damage reductions. Finally, the test result and the analysis result were compared and verified.

외피 구조로서의 강박스와 내부의 철근콘크리트 슬래브로 구성되는 양개형 방폭문은 방호 및 대피 구조물의 출입구에 설치되는 구조체이다. 방폭문과 그 후면의 벽체 사이에는 일정의 설치 간격이 존재하게 되는데, 이로 인한 지지조건 및 구조거동의 변화는 방폭 해석 및 설계에 적절히 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 설치 간격에 의한 지지조건 및 폭압의 변화에 따른 방폭문의 구조응답 및 파괴거동을 유한요소 해석방법으로 비교·분석하였다. 해석 결과에 따르면, 설치 간격 및 폭압의 변화는 방폭문의 최대 처짐 및 영구 처짐과 같은 처짐 거동에 영향을 미치며, 설치 간격이 크고 작음에 따라 방폭문과 벽체의 충돌 접촉 정도 및 이에 의한 충격력이 크게 변화하는 것으로 나타났다. 또한, 방폭문에 작용하는 이와 같은 충격력의 변화는 슬래브의 전단파괴와 같은 파괴거동에 영향을 미치는 주요 요인으로 분석되었다. 설치간격 10mm 미만의 방폭문은 전단파괴에 취약해지고, 15mm 내외 수준인 경우가 휨성능 발현에 비교적 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 설치 간격 및 폭압과 같이 기본적인 조건의 변화에 한해서 비교 해석을 하였다. 향후, 부 재 재원 및 강도변화, 전단설계 여부 등 다양한 변수에 따른 구조거동 변화에 대해 실험적 및 해석적 연구가 필요하다.

대한민국은 산악지형이 많으며 사면붕괴로 인한 도로구조물 및 인명피해가 종종 발생한다. 이러한 사면붕괴로 인한 피해를 줄이기 위해서 낙석방지시설이 필요하다. 국내의 낙석방지울타리는 50kJ의 낙석 충돌 에너지에 저항할 수 있도록 설계되었다. 하지만, 낙석 에너지의 크기는 사면의 형태 및 조건에 따라 편차가 크며 약 100kJ에 이르기도 한다. 따라서 효율적인 낙석방지울타리의 설계 및 설치를 위해서 여러 종류의 낙석에너지에 맞는 표준화된 낙석방지울타리가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 다양한 낙석에너지에 따른 낙석방지울타리의 표준 단면을 유한요소해석을 통하여 제안하였다. 최종적으로 기존 50kJ 낙석방호울타리 외에 30kJ 및 100kJ급 낙석방지울타리를 제안하였다.

Tomb of King Muryeong, located in Sonsan-ri, was found vulnerable due to leakages during since the summer of 2016. This research aims to evaluate structural safety of the Tomb under the tumulus. Site surveys were conducted to find vulnerable inner parts. Structural safety assessment is presented based on both site survey results and analytical results obtained through FEM analysis using the ANSYS program. The underground structure was explicitly modeled to focus on two types of loadings: design loads and actual gravity loads. In general, the tomb does not show any critical deflection increase or damage through the analytical investigation. However, maintenance through continuous monitoring is necessary to prevent severe deflections and stress concentrations since the rigidity of the tomb materials are very vulnerable and likely to be reduced due to prolonged weathering and continuous rain leakage.

The estimation of heat source model is very important for heat transfer analysis with finite element method. Part I of this study used adaptive simulated annealing which is one of the global optimization algorithm for anticipating the parameters of the Goldak model. Although the analysis with 3D model which depicted the real situation produced the correct answer, that took too much time with moving heat source model based on Fortran and Abaqus. This research suggests the procedure which can reduce time with maintaining quality of analysis. The lead time with 2D model is reduced by 90% comparing that of 3D model, the temperature distribution is similar to each other. That is based on the saturation of heat transfer among the direction of heat source movement. Adaptive simulated annealing with 2D model can be used to estimate more proper heat source model and which could enhance to reduce the resources and time for experiments.

본 연구에서는 다공성 보와 논로컬 매개변수 사이의 관계에 대한 유한요소해석을 수행한다. 논로컬 매개변수는 다공성 보의 결함을 표현하는 변수들로 정의하여, 하중조건 및 경계조건에 대한 수치모사를 통해 계산한다. 다공성 보와는 반대 개념의 결함을 가지는 보에 대한 해석도 수행하였다. 이러한 보들의 거동은 논로컬 매개변수의 항으로 표현하였으며, 이 매개변수는 구멍의 지름의 제곱 그리고 원기둥 지름의 세제곱에 비례하는 것을 확인하였다. 특히 작은 원기둥을 가지는 보에 축하중을 가하는 경우, 예상과는 다르게 3 차원 유한요소 해석 결과와 2차원 평면응력 해석 결과는 다름을 알 수 있었다.

본 논문에서는 유한요소해석을 이용하여 흉요추 후방 고정술의 고정분절 변화에 따른 척추 안정성을 평가하였다. 이를 위해 추간판, 인대, 추간관절(Facet joint) 등을 포함한 정상 흉요추(T10–L4)의 유한요소모델을 구축하였으며, 문헌으로 보고된 재료물성치를 부여하였다. 한편, L1을 병변 부위로 가정하였으며, L1-L2, T12-L2, T12-L1-L2 총 3가지 종류의 후방 고정술을 흉요추 유한요소모델에 구현하고 전방 굽힘, 후방 굽힘, 측면 굽힘, 축 회전의 하중 조건을 부여하였다. 시리즈 유한요소해석을 통해 고정분절에 따른 척추경 나사못, 척추골, 추간판의 변형량, 등가 응력, 운동 범위, 모멘트를 계산하였으며, 그 결과를 바탕으로 척추 안정성을 평가하였다.

Recently, the use of transfer slab system has increased greatly. However, several construction problems are being encountered owing to its excessive thickness. Therefore, in this study, a transfer slab system that uses a reverse drop panel, which can utilize the facility space of the pit floor by reducing the transfer slab thickness, was considered. To investigate the shear behavior of transfer slab system that uses the reverse drop panel, the two-way shear strength of transfer slab-column connection with the reverse drop panel was analyzed using nonlinear FE analysis. In addition, the two-way shear strength evaluations of transfer slab with the reverse drop panel conducted using the existing evaluation methods were verified by comparing the strengths predicted by those methods with the results of nonlinear FE analysis.

The performance enhancement of various damping systems from natural hazards has become an highly important issue in engineering field. In this paper, ENTA hysteretic dampers were tested under cyclic loadings to evaluate their performance in terms of ductility and energy dissipation. The test results showed that the hysteretic dampers are effective damping systems to enhance the buildings performance for remodeling and retrofit of buildings. Also, the hysteretic dampers were modeled in FEM(Finite Element Method) structural analysis program. As comparing the computer modeling and the experiment, this study model reflects the nonlinear behavior of steel and derives the hysteresis loop.

V-type coupling, which is often applied to turbochargers, is a mechanical fastener where radial forces close turbine housing and bearing housing together. It prevents leakage of exhaust gases by contact pressure of the backplate caused by the load transmitted from the bolt-tightening torque. Therefore, it is important to study the mechanical behaviors of the coupling system in order to establish more accurate sealing assessment technologies. In this study, an experiment was first conducted to obtain the relationship between torque and its resulting axial force in a specially designed gage bolt. Strains were then measured when the torque was applied using the gauge bolts on the turbocharger. Thus, the magnitude of the axial force due to the bolt torque can be obtained inversely. In addition, the circumference and width strains of the turbocharger coupling were measured under the assembly load, and theses results were compared with the finite element results. As a result, they tend to be very similar, but in the ring area, analysis results show a relatively small value, and near the bolt, the analysis results are larger than the experimental strains. This is thought to be due to the reduced strains around the bolt by the hammering process.

This study was carried out to standardize the material properties of roll-over protective structure (ROPS) for agricultural tractor. The material properties which were obtained from stress-strain curve, a result of tensile test stress, were used to apply to the virtual test and varied from one production lot to the other and from one manufacturer to the other. And the finite element analysis was performed on the ROPS according to the OECD code. The results show that the load-displacement curves of virtual test were approximately equal to the actual test curves. The manufacturer or lot has been shown to have little effect on the properties of the material. Therefore, it is expected that the representative values that can be used in the finite element analysis can be determined by averaging the property values.

본 논문은 Shaped charge jet(SCJ)의 관통 과정을 유한요소해석을 통해 모사하여 제트 입사속도, 관통률 그리고 관통량 증분과 같은 물리량들을 획득하였다. 이 물리량들을 hydrodynamic 이론에 적용하여 입사 제트 속도의 효율을 분석한 결과, 입사 속도가 빠른 제트의 관통 효율은 이어지는 느린 제트에 비해 높은 것을 확인하였다. 이 효율은 hydrodynamic limit (HL) 미만인 제트인 경우 큰 폭으로 감소하였다. 한편, 시간에 따른 관통량 증분과 제트 소모량의 비교는 SCJ의 이론적인 관통현상 분석을 위해서는 길이 연장 효과를 고려해야함을 보였다.

대규모 유한요소 모델을 빠르게 해석하기는 위해서 병렬 희소 솔버를 필수적으로 적용해야 한다. 이논문에서는 미세하게 변화하는 시스템 행렬을 대상으로 연속적으로 해를 구해야 하는 문제에서 효율적으로 적용가능한 반복-직접 희소 솔버 조합 기법을 소개한다. 반복-직접 희소 솔버 조합 기법은 병렬 희소 솔버 패키지인 PARDISO에 제안 및 구현된 기법으로 새롭게 행렬값이 갱신된 선형 시스템의 해를 구할 때 이전 선형 시스템에 적용된 직접 희소 솔버의 행렬 분해(factorization) 결과를 Krylov 반복 희소 솔버의 preconditioner로 활용하는 방법을 의미한다. PARDISO에서는 미리 설정된 반복 회수까지 해가 수렴하지 않으면 직접 희소 솔버로 해를 구하며, 이후 이어지는 갱신된 선형 시스템의 해를 구할 때는 최종적으로 사용 된 직법 희소 솔버의 행렬 분해 결과를 preconditioner로 사용한다. 이 연구에서는 첫 번째 Krylov 반복 단계에서 소요되는 시간을 동적으로 계산하여 최대 반복 회수를 설정하는 기법을 제안하였으며, 주파수 영역 해석에 적용하여 그 효과를 검증 하였다.